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Artículo

The use of simulink block diagram to solve mathematical models and control equationsEl uso del diagrama de bloques simulink para resolver modelos matemáticos y ecuaciones de control

Resumen

En este artículo, el diagrama de bloque de simulink es usado para resolver un modelo formado por un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias y de ecuaciones algebraicas para el control de la temperatura dentro de un tanque calentador con agitador. La flexibilidad del diagrama de bloque de simulink da a los estudiantes una mejor comprensión de los sistemas de control. El simulink también permite solucionar modelos matemáticos y facilita la visualización de sistemas de varias variables. Un reactor de cama de polietileno fluido es considerado como un ejemplo industrial y el efecto en las políticas de control es presentado comparativamente.

INTRODUCCIÓN

Las plantas químicas deben funcionar en condiciones conocidas y especificadas. Esto se debe a varias razones: no se deben violar las restricciones formales de seguridad y medioambientales. La preocupación por la seguridad es primordial a la hora de diseñar una planta química y sus sistemas de control. Lo ideal es que el diseño de un proceso sea "intrínsecamente seguro", es decir, que la planta y los equipos sean tales que cualquier desviación, como un aumento de la presión del reactor, cambie por sí misma las condiciones de funcionamiento, de modo que se elimine rápidamente. Las plantas son caras y están pensadas para ganar dinero. Los productos finales deben cumplir las especificaciones del cliente. De lo contrario, serán invendibles. A la inversa, la fabricación de productos que no cumplan las especificaciones supondrá un coste innecesario. La mayoría de los bucles de control de un sistema de control de planta están asociados a la operatividad. Hay que establecer caudales específicos, mantener los niveles en los recipientes y conseguir las temperaturas de funcionamiento elegidas para los reactores y otros equipos. El nivel superior de control del proceso, al que nos referiremos como nivel de control estratégico, se ocupa, por tanto, de alcanzar los valores adecuados principalmente de: tasa de producción, calidad del producto y economía de energía.

Una planta química puede considerarse como un conjunto de tanques en los que se calientan, enfrían y hacen reaccionar materiales, y de tuberías por las que fluyen. En general, un sistema de este tipo no se mantendrá de forma natural en un estado tal que se alcance precisamente la temperatura requerida por una reacción se logre una presión superior a los límites de seguridad de todos los recipientes, o que surja un caudal justo para lograr la composición del producto económicamente óptima. Obsérvese que esta idea tan sencilla tiene una serie de propiedades muy convenientes. El sistema de control de retroalimentación busca llevar la cantidad medida a su valor requerido o punto de ajuste. El sistema de control no necesita saber por qué el valor medido no es actualmente el requerido, sólo que es así. Hay dos posibles causas de tal disparidad:

  • El sistema ha sido perturbado. Esta es la situación habitual de una planta química sometida a todo tipo de perturbaciones externas. Sin embargo, el sistema de control no necesita saber cuál ha sido el origen de la perturbación.

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